2021 Archives - BlueTerra
259
archive,category,category-259,ajax_fade,page_not_loaded,,select-theme-ver-4.2,wpb-js-composer js-comp-ver-6.2.0,vc_responsive

Blauwe waterstof: de aanjager van de energietransitie

Het stof begint neer te dalen van de vele waterstofinitiatieven in het land. Recent kwam het PBL tot de conclusies dat groene waterstof in Nederland nog niet onder het ondersteuningsplafond van 300 euro/ton CO2 zit. Daarmee lijkt er dit jaar nog geen schot in de zaak te komen voor alle aangekondigde initiatieven. Deze zijn nu nog afhankelijk van het Groeifonds en de Europese initiatieven.

Hoe anders staat blauwe waterstof ervoor. De maatschappelijke acceptatie is het afgelopen jaar flink toegenomen. Een scherp contrast met eerdere jaren waarin CCS als ongewenste oplossing werd gezien. Daarnaast lijkt het potentieel voor opslag van CO2 in lege gasvelden op de Noordzee ook toe te nemen als gevolg van het concreter worden van de kosten van het opruimen van de infrastructuur.

De initiatieven in de havengebieden worden ook concreter en daardoor kan nu worden nagedacht over een groeimodel voor productie, transport en afname van waterstof. Het mooie aan blauwe waterstof is dat het on-demand kan worden gemaakt en daardoor beter schaalbaar is.

Als de eerste clusters rond blauwe waterstof ontstaan kunnen ook bedrijven buiten de clusters gaan nadenken over de mogelijkheden. BlueTerra is nu al bezig om te onderzoeken welke kansen dit biedt voor de industrie. Daarbij wegen we vaak de vraag: welke processen kunnen gehybridiseerd of geëlektrificeerd worden en wanneer komt blauwe waterstof in het spel. Dit bepaalt in hoge mate de betalingsbereidheid van industriële eindgebruikers en dus de groeikansen voor blauwe waterstof.

Momenteel is Yannic Ris van de Universiteit Utrecht bezig met een onderzoek bij BlueTerra op dit onderwerp.  De resultaten zijn het onderwerp van een volgend BlueTerra webinar aan het begin van de zomer. Als u nu al meer wilt weten over de mogelijkheden dan kunt u contact opnemen met Arjen de Jong.

 

EU ETS naar recordhoogte

De prijs van CO­2 emissierechten (EUAs) in het EU ETS is de afgelopen tijd naar een recordhoogte van 50 €/ton gestegen. Het lijkt er niet op dat dit om een tijdelijke opleving gaat. Er zijn zelfs diverse signalen dat het einde aan de prijsstijgingen nog niet in zicht is.  

Het huidige prijsniveau van EUAs wordt vooral bepaald door de verhouding van kolen- en de gasprijs. Door de hogere CO2 uitstoot van kolenstroom leidt een hogere CO2 prijs tot meer inzet van gascentrales voor elektriciteitsproductie ten koste van kolencentrales. Dit drukt vervolgens weer de vraag naar CO­2  rechten waardoor de CO2 prijs weer daalt. Dit schakelpunt is momenteel bepalend voor het prijsniveau op de EU ETS markt.

De huidige prijsstijgingen volgen hier ook uit. De gasprijzen zijn relatief hoog ten opzichte van de kolenprijzen, wat betekent dat kolencentrales rendabeler worden en meer zullen worden ingezet. Dit leidt tot een hogere vraag naar CO2 rechten en daarmee tot een hoog prijsniveau. De huidige prijssignalen worden nog eens versterkt door speculanten die inzetten op prijsstijgingen en de verwachte aanscherpingen van het EU ETS systeem.

De ontwikkeling van de EU ETS prijs zal op de korte termijn sterk afhangen van de verhouding van de kolen en gasprijs. Kleine prijsschommelingen hebben een grote invloed op de EU ETS prijs en voorspellingen in deze markt zijn daarmee nog lastiger dan voor de brandstofmarkten. Een sterke prijsdaling lijkt echter niet voor de hand te liggen. Diverse marktanalisten waarschuwen voor EU ETS prijzen van rond de 75 €/ton in het derde kwartaal van dit jaar.

Op termijn kan de situatie ontstaan dat er in de praktijk niet langer geswitcht kan worden van kolen naar gascentrales door het beperkte aantal rechten op de markt. Op dat moment kan de EU ETS prijs nog veel sterker stijgen en zijn prijsniveaus boven de 100 €/ton niet ondenkbaar.

Veel zal hierbij afhangen van de hervormingen van het EU ETS om deze aan te passen aan de hogere doelstelling van de EU van 55% reductie in 2030. In juni zal het plan worden aangekondigd en wordt bekend in hoeverre het ETS specifieke doel wordt aangepast. Concreet kan dit voor de Nederlandse industrie gaan betekenen dat een EU ETS prijs van boven de 100 €/ton realistisch wordt en dat er minder gratis rechten worden toebedeeld. Daarmee wordt de impact van het EU ETS vele malen groter dan tot voor kort rekening mee werd gehouden.

Voor de Nederlandse industrie is het cruciaal te begrijpen wat deze ontwikkelingen in het EU ETS voor hen gaat betekenen en hoe dit samenvalt met de nationale CO2 heffing. Om de kosten te beperken moet de potentiële impact goed in kaart worden gebracht. Van daaruit kunnen dan de verschillende verduurzamingsmogelijkheden worden verkend. BlueTerra helpt u graag in dit proces. Meer weten over de EU ETS en de nationale heffing? Neem dan contact op met Jeroen Buunk.

 

Onderzoek: Inzet waterstof in bestaande WKC’s mogelijk

Met de ontwikkeling van concrete plannen voor de opwekking is het de vraag in welke mate de industrie klaar is voor de toepassing voor waterstof. Jeroen Breggeman heeft voor BlueTerra onderzoek gedaan naar één van de mogelijke toepassingsgebieden: De inzetbaarheid van waterstof in bestaande WKC’s.

Het onderzoek van Jeroen Breggeman gaat over de inzetbaarheid van waterstof in bestaande Warmte-Kracht Centrales (WKC) in de Nederlandse industrie. Zowel de technische aspecten voor het (deels) opereren op waterstof, als de operationele consequenties op het gebied van opwerk efficiëntie en emissies worden onderzocht. Dit is een technisch onderzoek waarbij wordt aangenomen dat waterstof een potentiële toekomstige brandstof is. Om de resultaten van het onderzoek zo relevant mogelijk te maken voor de gehele Nederlandse industrie is het onderzoek gebaseerd op de meest voorkomende WKC configuratie. Op basis van de opgestelde gasturbine vermogens in Nederland, is de Siemens SGT-600 (24 MWe) casus geselecteerd.

Aanleiding van het onderzoek

De Nederlandse industrie heeft een gezamenlijke warmtevraag van ruim 550 PJ per jaar. Een groot deel hiervan wordt opgewekt in zogenoemde Warmte-Kracht Centrales (WKC), waarbij zowel kracht (elektriciteit) als warmte wordt geproduceerd. Voor de industrie bestaat deze WKC’s vaak uit een gasturbine met afgassen ketel. Deze installaties opereren primair door de verbranding van (fossiel-) aardgas waarbij CO2 wordt uitgestoten.

Nederland heeft als doel om de CO2-uitstoot voor 2030 met 50% te reduceren en voor 2050 met 95% te reduceren, zoals gesteld in het klimaatakkoord [1]. Om deze doelen te behalen zal het gebruik van aardgas als energiebron voor de industrie moeten worden uitgefaseerd. Waterstof wordt als een potentiële toekomstige brandstof gezien door vele organisaties. Er is echter er nog weinig bekend over de operationele inzet van waterstof in WKC’s. Bedrijven met een WKC’s kunnen hierdoor moeilijk een afgewogen keuze maken tussen herinvestering van bestaande assets of de aanschaf van nieuwe assets.

Technische uitdagingen

De grootste technische uitdagingen van het inzetten van waterstof in een WKC hebben betrekking tot het verbrandingskamer van de gasturbine. Enkele van deze uitdagingen zijn de hogere vlamsnelheid en vlamtemperatuur, ten opzichte van aardgas, waardoor het risico op vlamterugslag en NOX-productie toeneemt. Voor DLE-verbrandingskamers zijn de uitdagingen groter dan voor conventionele- en WLE-verbrandingskamers. Toch heeft DLE-technologie over het algemeen de voorkeur omdat de NOX-productie gereduceerd wordt zonder het injecteren van stoom of water.

Gasturbine leveranciers, en andere bedrijven, zijn constant bezig met het ontwikkelen van verbrandingskamers voor deel- of volledige inzet van waterstof. De huidige verbrandingskamers kunnen veelal tot 30 vol% waterstof stoken. Sommige DLE-verbrandingskamers, van onder andere Siemens, zijn al in staat tot 60 vol% waterstof in te zetten, en sommige gasturbines met WLE-technologie kunnen al op 100% waterstof draaien.

Daarnaast zijn er ook aftermarket fabrikanten bezig met de ontwikkeling van brandstof-flexibele verbrandingskamers voor de inzet van waterstof. Zo heeft bijvoorbeeld het bedrijf PSM als doel om in 2023 100% waterstof in te zetten met hun FlameSheet™ technologie. Op dit moment kan de technologie al tot 40 vol% waterstof inzetten.

Operationele effecten

De effecten van het inzetten van waterstof op o.a. de efficiëntie en CO2-reductie zijn onderzocht door middel van een rekenmodel. Dit model is gemaakt in Microsoft Excel en omvat een gasturbine-module en afgassenketel-module. Het model is gebaseerd op een SGT-600 WKC zoals eerder geselecteerd. De parameters van deze WKC zijn ontvangen van Avebe en DS Smith. De hoofdvariabele van het model is het volumepercentage waterstofbijmenging in aardgas.

Uit de resultaten van het model blijkt dat het totaal rendement met 0,5% stijgt bij de volledige inzet van waterstof. Dit komt omdat de rookgassamenstelling veranderd en daardoor de warmtecapaciteit van de rookgassen stijgt en de massastroom van de rookgassen daalt. Voor de afgassen ketel is dit nadelig omdat daarmee de stoomproductie met ongeveer 3% daalt. De CO2-emissie neemt niet lineair af bij het verhogen van het volumepercentage waterstof in het brandstofmengsel. Als de bijmenging van waterstof energetisch wordt uitgedrukt is er wel een lineair verband zichtbaar.

Conclusie

Er kan worden geconcludeerd dat het inzetten van waterstof in bestaand gasturbine-WKC’s mogelijk is. De meeste huidige gasturbines met moderne DLE-technologie kunnen tot 30 vol% waterstof inzetten zonder het overschrijden van de NOX-emissiegrenswaarde. Op korte termijn volstaat dit omdat duurzame waterstof de komende jaren nog niet in grote mate aanwezig zal zijn. In de toekomst zal het mogelijk zijn om meer dan 30 vol% tot 100% waterstof in te zetten. Als waterstof wordt ingezet zal er maatwerk moeten worden verricht aan het bestaande systeem vanwege de grotere volumestroom brandstof en de grotere kans op lekkage in appendages.

De effecten van de inzet van waterstof op de efficiëntie van de WKC zijn minimaal. Daarentegen is er wel een effect op de emissies; bij het inzetten van 25 vol% waterstof kan de CO2-uitstoot met ongeveer 10% worden gereduceerd. Bij 50 vol% waterstofbijmenging is de CO2-reductie ongeveer 26% en bij 75% waterstofbijmenging is de reductie ongeveer 49%. Boven de 75 vol% waterstofbijmenging neemt de CO2-productie sneller af tot 100% bij de volledige inzet van waterstof, zie ook onderstaand grafiek:

Voor meer informatie over de toepassing van waterstof in bestaande WKC’s kunt u contact opnemen met Thijs Hoek.

Marktpositie WKK blijft onverminderd sterk

De marktpositie van de aan het net leverende gasmotor-WKK, blijkt in 2020 verbeterd te zijn ten opzichte van de al goede positie in 2019. De ‘overcapaciteit’ op de Nederlandse elektriciteitsmarkt is verder afgenomen door uitbedrijfname van de Hemwegcentrale en door een toenemende export. Daarnaast werkt de verhoging van energiebelasting en opslag duurzame energie (3e schijf elektriciteit) in het voordeel van de gasmotor-WKK voor het deel van de stroom dat zelf wordt gebruikt. Door deze veranderingen zijn de draaiuren en opbrengsten van netleverende WKK’s toegenomen. Het opgesteld WKK-vermogen is ten opzichte van 2019 nagenoeg gelijk gebleven.

Marktpositie 2022
Op basis van de positie in de ‘merit order’ wordt ingeschat hoeveel draaiuren WKK’s zullen gaan maken en wat de prijszettende installatie wordt [1]. De rentabiliteit van WKK is het afgelopen jaar verbeterd door de afnemende overcapaciteit, minder draaiuren van kolencentrales en toenemende export. Kolencentrales draaien minder vanwege hogere productiekosten ten opzichte van aardgascentrales, mede als gevolg van een hogere CO₂-prijs. Aardgascentrales zijn daarmee de meeste tijd prijszettend. Deze situatie is voor de aan het net leverende WKK gunstig. Daar komt nog bij dat gasmotor-WKK installaties in de tuinbouw alleen indirect worden geraakt door de stijging van de CO₂-prijs, in tegenstelling tot grote aardgascentrales.
[1] De marktprijs voor elektriciteit wordt bepaald door de duurste productie-eenheid die ingezet moet worden om aan de vraag te voldoen.

Alternatieve bronnen
De toename aan elektriciteit uit zon-PV neemt sneller toe dan eerder ingeschat. Daardoor neemt het aantal uren met zeer lage elektriciteitsprijzen midden op de dag al in 2022 verder toe. Deze ontwikkeling zet vooral in het tweede en derde kwartaal de draaiuren van de WKK onder druk. Op langere termijn is dit voor tuinders met een CO₂-behoefte een lastige ontwikkeling, omdat de CO₂ uit de WKK voor de teelt hard nodig is wanneer de zon schijnt. Draaiuren in het tweede en derde kwartaal komen dus onder druk te staan. Voor ondernemers is het daarmee zaak om zich te verdiepen in maatregelen om de impact van deze trend te beperken, bijvoorbeeld alternatieve CO₂-bronnen of energieopslag.

Noodvermogenpool
Op veel plaatsen is in 2022 sprake van beperkingen voor levering en/of teruglevering van elektriciteit. Dit levert zowel kansen als knelpunten voor WKK’s. In gebieden met beperkingen in het transportvermogen is (bedrijfs)uitbreiding alleen mogelijk door verhoogde inzet van de WKK. Ondernemers kunnen daar dan niet overschakelen naar verhoogde inkoop uit het net. Er zijn ook gebieden waar teruglevering met WKK’s maar beperkt kan plaatsvinden. De WKK met levering aan het net levert in de tuinbouw een steeds belangrijkere bijdrage aan het stabiel houden van het elektriciteitsnet. Bedrijven met WKK’s en belichting zijn flexibeler en kunnen zowel opregelen als afregelen. Steeds meer ondernemers met WKK’s en belichting doen mee in de noodvermogenpool van TenneT. Investeren in nieuwe WKK voor alleen netlevering is in het algemeen tot 2022 redelijk rendabel en hangt mede af van de inpassing. Een investering in een WKK voor eigen belichting blijft zeer rendabel.

Marktpositie 2024
Door toenemende levering van elektriciteit uit zon en wind komen de draaiuren voor gasmotor-WKK nog verder onder druk te staan. Ten opzichte van 2022 zullen de vollasturen in 2024 ongeveer 20% lager liggen. Vooral midden op de dag in het tweede en derde kwartaal zullen door zon-PV de elektriciteitsprijzen op veel dagen te laag worden voor de WKK om rendabel te kunnen draaien. In het eerste en vierde kwartaal zal de marktprijs steeds meer afhangen van de productie van windenergie. Het totaal aantal draaiuren neemt af, waarbij draaiuren verschuiven naar eerder ongebruikelijke uren zoals in de nacht of het weekend. Het lagere aantal draaiuren zal deels worden gecompenseerd door hogere opbrengsten in de uren dat er wel wordt gedraaid. Het inzetten van bestaande WKK’s voor eigen belichting (waarmee de inkoop van elektriciteit wordt vermeden, inclusief netkosten en energiebelasting), is ook in 2024 nog rendabel. Op basis van het huidige belastingregime is ook investeren in een nieuwe WKK voor eigen gebruik dan nog interessant. Investeren in een WKK voor netlevering is in 2024 risicovol met een dalend perspectief. Een groeiende onzekerheid is de inputvrijstelling die ter discussie kan komen te staan. Een aanpassing van het belastingregime kan consequenties hebben op de rentabiliteit van de WKK.

Marktpositie 2026
In 2026 is het aantal vollasturen ten opzichte van 2024 verder afgenomen tot ongeveer 2.200 uur. Er zal meer wind- en zonne-energie beschikbaar komen en verwacht wordt dat ook de export verder toeneemt. De toename van duurzame productie is doorslaggevend en zorgt ervoor dat WKK’s op andere uren gaan draaien en dat het gebruik van warmte en CO₂ geproduceerd met WKK’s daardoor nog lastiger wordt. In 2026 wordt tijdens 30% van alle uren al het fossiele vermogen uit de ‘merit order’ gedrukt door zon en wind. Door de groei van duurzame weersafhankelijke opwekking zal er een groeiende vraag ontstaan naar flexibel vermogen. Het aanbod van flexibele afname zal naar inschatting van BlueTerra achterblijven op de behoefte waardoor prijzen voor onbalansvermogen en noodvermogen naar verwachting zullen stijgen. Of WKK’s voor belichting een goede positie houden, hangt voor een belangrijk deel af van beleidskeuzes zoals met ODE. Het vooruitzicht voor het rendement van een nieuwe investering in een WKK voor netlevering anno 2026 is matig.

Doorkijk naar 2030
Op basis van de plannen in het Klimaatakkoord zal het vermogen in 2030 van wind en zon nog verder toenemen. De vollasturen van gasmotor-WKK’s zullen afnemen tot ongeveer 1.700 uur voor netlevering. De extremen in elektriciteitsprijzen zullen verder toenemen. Hierdoor zal het omzetverlies door het lagere aantal draaiuren gedeeltelijk worden gecompenseerd. Een belangrijke onzekerheid is de ontwikkeling van regelgeving en fiscaliteit. Daarnaast zorgen mogelijke aanpassingen van de marktinrichting en eventueel concurrerende technologieën zoals grootschalige batterijen voor onzekerheid over de rentabiliteit van de WKK in 2030.

Klik hier voor het volledige rapport: Rapport Barometer WKK Voorjaar 2021

Toelichting bij figuur:
Klik op de afbeelding voor een vergroting. Links: WKK Barometer voor levering aan het elektriciteitsnet dd. April 2021. Rechts: WKK Barometer voor levering voor eigen bedrijf dd. April 2021. De lichtblauwe wijzer geeft een ‘worst case’ scenario weer van het jaar 2026.

De Barometer is tot stand gekomen als onderdeel van Kas als Energiebron in opdracht van Glastuinbouw Nederland (via Kennis in je Kas) en het Ministerie van Landbouw, Natuur en Voedselkwaliteit. BlueTerra Energy Experts is een onafhankelijk adviesbureau op het gebied van energiebesparing en decentrale opwekking met WKK’s en duurzame energie.

WKK Barometer april 2021

SDE++ subsidie keert terug op 21 september 2021

Na de zomer gaat de SDE++ weer open. De SDE++ is de belangrijkste subsidie voor grotere energieprojecten en het aanvraagloket gaat inmiddels nog maar één keer per jaar open. De eerste inzichten zijn als volgt.

De definitieve regeling is nog niet gepubliceerd maar afgaande op het PBL advies en de Kamerbrief krijgen we alvast een eerste beeld. De regeling opent op 21 september 2021 en kent een budget van 5 miljard euro. De categorieën bevatten net als vorig jaar onder andere warmtepompen, mechanische damprecompressie CO2-afvang en -opslag. Nieuw wordt de CO2-afvang en levering aan glastuinbouwbedrijven. Het PBL doet zelfs een voorzet voor CO2-afvang bij biomassa-installaties met levering aan de glastuinbouw. Net als vorig jaar verwachten we dat CO2-afvang en -opslag het merendeel van het budget gaat claimen (project Athos).

Enkele opvallende zaken in het eindadvies:

  • de vergoeding voor zonPV wordt verder verlaagd
  • windenergie op land is inmiddels praktisch subsidievrij
  • de vergoeding voor biomassa en geothermie wordt verhoogd i.v.m. hogere investeringskosten
  • er komt mogelijk een staffel voor warmtepompen en mechanische damprecompressie. Daarmee wordt de vergoeding voor installaties die minder dan 5000 vollasturen maken een stuk hoger.

De indiening vraagt om de nodige ervaring in de samenstelling van de documenten, onder andere een haalbaarheidsstudie volgens het format van RVO of de aanvraag van een (bouw-) vergunning. Begin op tijd met de voorbereiding, want het aanvraag loket is dus maar 4 weken per jaar open!

Meer details vindt u in de kamerbrief. U kunt de sheets teruglezen van ons SDE++ webinar op 4 maart. Wilt u weten of de SDE++ bij uw situatie past? Neem contact op met Jeroen Larrivee.